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江苏省淮安中学高二物理《库仑定律》学案

上传时间: 2014-08-16

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[教学目标]

体会探究库仑定律的过程

由库仑扭秤实验和万有引力定律的比较深刻理解库仑定律

了解点电荷模型

[教学过程]

引入：人们最早是通过电荷之间的相互作用来认识和研究电荷的。在牛顿力学成功地描述了物体的机械运动之后，18世纪的物理学家们很自然地把带电物体在相互作用中的表现与力学中的作用力联系起来。那么，电荷之间相互作用力的大小决定于哪些因素呢？

一、究影响电荷间相互作用力的因素

如图，把两个带同种电荷的小球挂在细线下端，请同学们猜测下面两种情形下的两带电小球间的作用力。

当两球之间距离减小时：

当两球带电量增加时：

提醒猜想：如果以电荷量代替物体的质量，电荷之间相互作用力的大小会不会与万有引力的大小具有相似的形式呢？也就是说，带电物体之间的相互作用力，会不会与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比？

转入教材P6：“倒数第二、三两段”

二、库仑定律

1、内容：

2、点电荷：

三、库仑扭秤实验

内容阐述转入教材P7：倒数三段：

分别可以得到 F∝

F∝

用一个公式来表示库仑定律，可以得到：

公式中的k:

※注意:

①库仑定律表明,库仑力和距离是 ,这和万有引力十分相似。

②库仑定律适用于

﹡如果不可以看成点电荷该如何处理呢?

。

③库仑力具有力的一切性质

④在使用公式F=kq1q2/r2时,是否需要把q1、q2的正负符号代入计算?

⑤当多个带电体同时存在时，任二带电体间的作用力仍遵守，

任一带电体同时受到多个库仑力的作用，可以利用力的合成的

定则求出合力。

1、关于库仑定律，下列说法正确的是（）

A、库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积很小的球体

B、根据F=kq1q2/r2,当两点电荷间的距离趋近于零时,静电力将趋向于无穷大

C、若点电荷Q1的电荷量大于Q2的电荷量，则Q1对Q2的静电力大于Q2对Q1的静电力

D、库仑定律和万有引力定律的表达式相似，都是平方反比定律

2、下面关于点电荷的说法正确的是（）

大小、形状及电荷分布可以忽略的带电体可看成点电荷

点电荷所带的电荷量一定很小 C、点电荷的体积一定很小

点电荷所带电荷量可多可少

3、如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一条直线上，q2和q3之间的距离为q1和q2之间距离的2倍。若每个电荷所受的库仑力均为零，由此可以判定，三个电荷的电荷量之比为（）

A、-9：4：-36 B、9：4：36

C、-3：2：-6 D、3：2：6

4、两个可视为点电荷的完全相同的金属小球的电荷量绝对值之比为5：1，它们在真空中相距一定距离时相互作用的库仑力为F1，如果让它们接触后再放回原来位置上，此时它们相互作用的库仑力变为F2，则F1：F2为 ( )

A、5：2 B、5：4 C、5： 6 D、5：9

库仑定律应用编制：胡子佳

有关公式的理解：

(1)库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。点电荷：带电体大小和它们之间的距离相比可以忽略。理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r即为两个带电体之间距离。当带电体大小与它们距离相比不可忽略时，电荷不能视为集中一点，r不能确定，不适用库仑定律。

(2)K：静电力恒量。重要的物理常数K=9.0×109Nm2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N、Q：C、r：m。

(3)关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。

(4)库仑力也称为静电力，它具有力的共性。它与高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切性质，它是矢量，合成分解时遵从平行四边形法则，与其它的力平衡，使物体发生形变，产生加速度。

(5) ,F是Q1与Q2之间的相互作用力，F是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为Q1(Q2，受的力也不等。

例1:如图，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近验电器小球B（不接触）时，验电器的金属箔张角减小，则（）

A.金属球A可能不带电 B.金属球A可能带负电

C.金属球A可能带正电 D.金属球A一定带负电

例2:教材P8例题1

例3: 两个半径为R的金属球,分别带电q和-3q.当球心

相距r=3R放置时,两球间的相互作用力为F.若将两球接

触后放回原来的位置,则两球之间的相互作用力大小为 ( )

A. F B. 等于F/3 C. 大于F/3 D. 小于F/3

例4: 教材P11练习5

发散:如图所示,真空中有两个点电荷q1和q2,它们的质量分别为m1和m2，现在用两根绝缘细线栓挂在天花板上，在库仑力作用下两根细线与竖直方向夹角为α和β，且两点电荷此时处于同一水平线上，则以下说法正确的是（T1和T2分别为两根细线的弹力）（）

A. 若α>β,则有m2>m1, T2>T1

B. 若α>β,则有m2>m1, T2<T1

C. 若α>β,则有q2>q1, T2>T1

D. 若α>β,则有q2<q1, T2<T1

发散:在光滑绝缘的水平面上放着三个可看作点电荷的带电小球A、B、C，它们在相互库仑力的作用下都处于静止状态，已知小球A和B带电量分别为q1=4.0×10-9C和q2=-9.0×10-9C，两者相距50cm。①求带电小球C的电量和放置的位置；

②如果只要求C球能处于平衡状态，而A、B球可先固定，则对C球的电量、电性、所放的位置有何要求？

例5：如图1所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量异性点电荷QA,QB,QA=+Q,QB=-Q，求在顶点C处的点电荷QC所受的静电力。

解析：分析QC受几个力，确定各力大小和方向。

因QB的存在QA对QC的作用力，还遵守库仑定律吗？

QC题目中没有交待电性，解答时就需考虑两种情况，即QC为正电，QC为负电。

当QC为正电时，受力情况如图2所示，QA、QB对QC的作用力大小和方向都不因其它电荷的存在而改变，仍然遵守库仑定律的规律。

QA对QC作用力：，同性电荷相斥。

QB对QC作用力：，异性电荷相吸。

∵QA=QB=Q ∴FA=FB

根据平行四边形法则，QC受的力F1即为FA、FB的合力，根据几何知识可知，QC受力的大小，F1=FA=FB=，方向为平行AB连线向右。

当QC为负电时，如图3所示。方向平行AB连线向左。

从本题解答可知：(1)静电力合成分解时遵守平行四边形法则。(2)题中不交待电性时，需根据题给的条件判断其电性，若不能判断电性，应按两种情况处理。(3)求静电力时要计算其大小还要回答力的方向。

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